package net.lee.algorithm.order;


import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

/**
 * 排序方法
 */
public class OrderMethod {

    /**
     * 插入排序 总体思想，在元素的前方寻找 如果元素 小于签发的元素则进行插入，后方向后移动
     * @param a
     */
    public void insertSort(int [] a){
        int len=a.length;//单独把数组长度拿出来，提高效率
        int insertNum;//要插入的数
        for(int i=0;i<len;i++){//因为第一次不用，所以从1开始
            insertNum=a[i];
            int j=i-1;//序列元素个数
            while(j>=0&&a[j]>insertNum){//从后往前循环，将大于insertNum的数向后移动
                a[j+1]=a[j];//元素向后移动
                j--;
            }
            a[j+1]=insertNum;//找到位置，插入当前元素
        }
        System.out.println(Arrays.toString(a));
    }

    /**
     * 希尔排序
     *
     * 针对直接插入排序的下效率问题，有人对次进行了改进与升级，这就是现在的希尔排序。希尔排序，也称递减增量排序算法，是插入排序的一种更高效的改进版本。希尔排序是非稳定排序算法。
     *
     * 希尔排序是基于插入排序的以下两点性质而提出改进方法的：
     *
     * 插入排序在对几乎已经排好序的数据操作时， 效率高， 即可以达到线性排序的效率
     * 但插入排序一般来说是低效的， 因为插入排序每次只能将数据移动一位
     *
     * 对于直接插入排序问题，数据量巨大时。
     *
     * 将数的个数设为n，取奇数k=n/2，将下标差值为k的数分为一组，构成有序序列。
     *
     * 再取k=k/2 ，将下标差值为k的书分为一组，构成有序序列。
     *
     * 重复第二步，直到k=1执行简单插入排序。
     * @param a
     */
    public void sheelSort(int [] a){
        int len=a.length;//单独把数组长度拿出来，提高效率
        while(len!=0){
            len=len/2;
            for(int i=0;i<len;i++){//分组
                for(int j=i+len;j<a.length;j+=len){//元素从第二个开始
                    int k=j-len;//k为有序序列最后一位的位数
                    int temp=a[j];//要插入的元素
                    /*for(;k>=0&&temp<a[k];k-=len){
                        a[k+len]=a[k];
                    }*/
                    while(k>=0&&temp<a[k]){//从后往前遍历
                        a[k+len]=a[k];
                        k-=len;//向后移动len位
                    }
                    a[k+len]=temp;
                }
            }
        }
        System.out.println(Arrays.toString(a));
    }


    /**
     * 简单选择排序
     * 常用于取序列中最大最小的几个数时。
     *
     * (如果每次比较都交换，那么就是交换排序；如果每次比较完一个循环再交换，就是简单选择排序。)
     *
     * 遍历整个序列，将最小的数放在最前面。
     *
     * 遍历剩下的序列，将最小的数放在最前面。
     *
     * 重复第二步，直到只剩下一个数。
     *
     * 找到当前元素开始后最小的元素与当前元素进行交换
     * @param a
     */
    public void selectSort(int[]a){
        int len=a.length;
        for(int i=0;i<len;i++){//循环次数
            int value=a[i];
            int position=i;
            for(int j=i+1;j<len;j++){//找到最小的值和位置
                if(a[j]<value){
                    value=a[j];
                    position=j;
                }
            }
            a[position]=a[i];//进行交换
            a[i]=value;
        }
        System.out.println(Arrays.toString(a));
    }

    /**
     * 堆排序
     * @param a
     */
    public  void heapSort(int[] a){
        int len=a.length;
        //循环建堆
        for(int i=0;i<len-1;i++){
            //建堆
            buildMaxHeap(a,len-1-i);
            //交换堆顶和最后一个元素
            swap(a,0,len-1-i);
        }
        System.out.println(Arrays.toString(a));

    }
    //交换方法
    private  void swap(int[] data, int i, int j) {
        int tmp=data[i];
        data[i]=data[j];
        data[j]=tmp;
    }
    //对data数组从0到lastIndex建大顶堆
    private void buildMaxHeap(int[] data, int lastIndex) {
        //从lastIndex处节点（最后一个节点）的父节点开始
        for(int i=(lastIndex-1)/2;i>=0;i--){
            //k保存正在判断的节点
            int k=i;
            //如果当前k节点的子节点存在
            while(k*2+1<=lastIndex){
                //k节点的左子节点的索引
                int biggerIndex=2*k+1;
                //如果biggerIndex小于lastIndex，即biggerIndex+1代表的k节点的右子节点存在
                if(biggerIndex<lastIndex){
                    //若果右子节点的值较大
                    if(data[biggerIndex]<data[biggerIndex+1]){
                        //biggerIndex总是记录较大子节点的索引
                        biggerIndex++;
                    }
                }
                //如果k节点的值小于其较大的子节点的值
                if(data[k]<data[biggerIndex]){
                    //交换他们
                    swap(data,k,biggerIndex);
                    //将biggerIndex赋予k，开始while循环的下一次循环，重新保证k节点的值大于其左右子节点的值
                    k=biggerIndex;
                }else{
                    break;
                }
            }
        }
    }


    /**
     * 冒泡排序
     *
     * 很简单，用到的很少，据了解，面试的时候问的比较多！
     *
     * 将序列中所有元素两两比较，将最大的放在最后面。
     *
     * 将剩余序列中所有元素两两比较，将最大的放在最后面。
     *
     * 重复第二步，直到只剩下一个数。
     * @param a
     */
    public void bubbleSort(int []a){
        int len=a.length;
        for(int i=0;i<len;i++){
            for(int j=0;j<len-i-1;j++){//注意第二重循环的条件
                if(a[j]>a[j+1]){
                    int temp=a[j];
                    a[j]=a[j+1];
                    a[j+1]=temp;
                }
            }
        }
        System.out.println(Arrays.toString(a));
    }


    /**
     * 要求时间最快时。
     *
     * 选择第一个数为p，小于p的数放在左边，大于p的数放在右边。
     *
     * 递归的将p左边和右边的数都按照第一步进行，直到不能递归。
     * @param a
     * @param start
     * @param end
     */
    public int[] quickSort(int[]a,int start,int end){
        if(start<end){
            int baseNum=a[start];//选基准值
            int midNum;//记录中间值
            int i=start;
            int j=end;
            do{
                while((a[i]<baseNum)&&i<end){
                    i++;
                }
                while((a[j]>baseNum)&&j>start){
                    j--;
                }
                if(i<=j){
                    midNum=a[i];
                    a[i]=a[j];
                    a[j]=midNum;
                    i++;
                    j--;
                }
            }while(i<=j);
            if(start<j){
              a=   quickSort(a,start,j);
            }
            if(end>i){
              a=   quickSort(a,i,end);
            }
        }
        System.out.println(Arrays.toString(a));
        return  a;
    }




    /**
     * 7.归并排序
     * 速度仅次于快速排序，内存少的时候使用，可以进行并行计算的时候使用。
     *
     * 选择相邻两个数组成一个有序序列。
     *
     * 选择相邻的两个有序序列组成一个有序序列。
     *
     * 重复第二步，直到全部组成一个有序序列。
     * @param a
     * @param left
     * @param right
     */
    public  void mergeSort(int[] a, int left, int right) {
        int t = 1;// 每组元素个数
        int size = right - left + 1;
        while (t < size) {
            int s = t;// 本次循环每组元素个数
            t = 2 * s;
            int i = left;
            while (i + (t - 1) < size) {
                merge(a, i, i + (s - 1), i + (t - 1));
                i += t;
            }
            if (i + (s - 1) < right)
                merge(a, i, i + (s - 1), right);
        }
    }


    private  void merge(int[] data, int p, int q, int r) {
        int[] B = new int[data.length];
        int s = p;
        int t = q + 1;
        int k = p;
        while (s <= q && t <= r) {
            if (data[s] <= data[t]) {
                B[k] = data[s];
                s++;
            } else {
                B[k] = data[t];
                t++;
            }
            k++;
        }
        if (s == q + 1)
            B[k++] = data[t++];
        else
            B[k++] = data[s++];
        for (int i = p; i <= r; i++)
            data[i] = B[i];
    }


    /**
     * 8.基数排序
     * 用于大量数，很长的数进行排序时。
     *
     * 将所有的数的个位数取出，按照个位数进行排序，构成一个序列。
     *
     * 将新构成的所有的数的十位数取出，按照十位数进行排序，构成一个序列。
     *
     *  代码实现：
     * @param a
     */
    public void baseSort(int[] a) {
        //首先确定排序的趟数;
        int max = a[0];
        for (int i = 1; i < a.length; i++) {
            if (a[i] > max) {
                max = a[i];
            }
        }
        int time = 0;
        //判断位数;
        while (max > 0) {
            max /= 10;
            time++;
        }
        //建立10个队列;
        List<ArrayList<Integer>> queue = new ArrayList<ArrayList<Integer>>();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            ArrayList<Integer> queue1 = new ArrayList<Integer>();
            queue.add(queue1);
        }
        //进行time次分配和收集;
        for (int i = 0; i < time; i++) {
            //分配数组元素;
            for (int j = 0; j < a.length; j++) {
                //得到数字的第time+1位数;
                int x = a[j] % (int) Math.pow(10, i + 1) / (int) Math.pow(10, i);
                ArrayList<Integer> queue2 = queue.get(x);
                queue2.add(a[j]);
                queue.set(x, queue2);
            }
            int count = 0;//元素计数器;
            //收集队列元素;
            for (int k = 0; k < 10; k++) {
                while (queue.get(k).size() > 0) {
                    ArrayList<Integer> queue3 = queue.get(k);
                    a[count] = queue3.get(0);
                    queue3.remove(0);
                    count++;
                }
            }
        }
    }



    public static void main(String[] args)
    {
        int[] array = {43,12,11,45,65,54,13,1,3,7};
        OrderMethod orderMethod = new OrderMethod();
        orderMethod.quickSort(array,0,9);

    }
}
